Κατά την διάρκεια της διαδικασίας περισσότερες από 192 ακτίνες από πηγές κοβαλτίου συγκλίνουν με μεγάλη ακρίβεια πάνω στον όγκο στόχο. Οι δέσμες του Gamma Knife είναι δέσμες από ακτινοβολία gamma οι οποίες περνούν ανέπαφα διαμέσου του κρανίου και των πέριξ φυσιολογικών ιστών. Έχουν μειωμένη ένταση και δεν δημιουργούν βλάβες στους ιστούς μέσω των οποίων διέρχονται, οδεύοντας προς τον στόχο.
Οι ακτίνες συγκλίνουν προς ένα ισόκεντρο, όπου η ένταση της ακτινοβολίας γίνεται εξαιρετικά υψηλή. Η εξαιρετική εστιακή ακρίβεια, μικρότερη από 0,5mm καθιστά εφικτή την χορήγηση υψηλής δόσης ακτινοβολίας σε μία και μόνο συνεδρία. Μελέτες έχουν δείξει ότι το σύστημα αυτό είναι 10 φορές ακριβέστερο και 100 φορές ασφαλέστερο από άλλες ανταγωνιστικές τεχνικές όπως Cyber Knife, Linacs, Novalis-Tx.